découverte du sytème planétère le plus peuplé

Un cortège d'au moins 5 planètes, peut-être 7, tourne autour d'une étoile
de type solaire, HD 10180. C'est ce que déduisent des astronomes des
observations réalisées avec l’instrument Harps équipant un télescope de l’ESO, à La Silla au Chili. On commencerait donc à découvrir des systèmes planétaires se rapprochant du Système solaire...


Depuis ce lundi 23 août 2010 se tient le colloque Detection and dynamics of transiting exoplanets
à l’Observatoire de Haute-Provence. Rappelons que c’est précisément
avec un télescope de cet observatoire que Michel Mayor et Didier Queloz
avaient découvert la première exoplanète en orbite autour d'une étoile de la séquence principale, 51 Peg b (une exoplanète en orbite autour d'un pulsar
l'avait déjà été par Aleksander Wolszczan en 1992). Un an
d'observations réalisées à l'OHP avec le spectrographe Elodie avaient
été nécessaires. L'annonce de la découverte fut faite à Florence lors de
la Ninth Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun, le 6 octobre 1995.


Presque 15 ans plus tard, ce colloque de l'OHP est
l'occasion d'une surprenante nouvelle : il existe 5 planètes en orbite
autour de l’étoile de type solaire HD 10180, située à 127 années-lumière de la Terre dans la constellation
australe de l’Hydre mâle (le Serpent de Mer). Il se pourrait même qu’il
y en ait 7, dont une tellurique, légèrement plus massive que la Terre,
orbitant en seulement 1,8 jour autour de son étoile. Si c’est bien le
cas, cette planète doit ressembler à Io la volcanique. On connaît déjà une super Io de ce genre, l’exoplanète Corot-7b.


Cette
image à grand champ montre le ciel autour de l'étoile HD 10180, qui
apparaît comme une étoile assez brillante juste au-dessous du centre.
L'image a été créée à partir de photographies prises avec des filtres
rouge et bleu. Les halos colorés autour des étoiles sont des artefacts
dus au procédé photographique. Crédit : ESO, Digitized Sky Survey 2/Davide De Martin.



Un article co-signé par Michel Mayor et Didier
Queloz détaille les mesures réalisées durant 6 ans sur l'étoile HD 10180
avec l’instrument Harps.
Installé sur le télescope de 3,6 mètres de l’ESO à La Silla au Chili,
ce spectrographe permet des mesures d’une précision inégalée, qui en
fait le meilleur chasseur d’exoplanètes au monde.


On peut alors déceler les décalages spectraux complexes provenant des mouvements d’oscillation d’une étoile en réponse à l’attraction d’un cortège de planètes. C'est la méthode des vitesses radiales, l'une de celles utilisées pour détecter des exoplanètes.


Gros
plan autour de HD 10180. Comme la précédente, l'image a été créée à
partir de photographies prises avec des filtres rouge et bleu. Les halos
bleu et orange autour de l'étoile, et les huit pointes de lumière sont
des artefacts. Le remarquable système planétaire autour de cette étoile
est beaucoup trop proche d'elle pour être visible. Crédit : ESO, Digitized Sky Survey 2-Davide De Martin



Comme on ne connaît pas l’inclinaison des orbites
des exoplanètes autour de HD 10180, on peut seulement estimer une masse
minimum. En général, cependant, cette masse minimum est proche de la
masse réelle de la planète. Dans le cas présent, la méthode permet de
déduire qu’il existe 5 planètes dont les masses sont semblables à celle
de Neptune, soit entre 13 et 25 masses terrestres. Les distances qui séparent ces planètes de leur soleil vont de 0,06 à 1,4 fois la distance Terre-Soleil, avec des périodes orbitales allant de 6 à 600 jours.


Mais selon les chercheurs, deux autres planètes sont probablement là. L’une des deux devrait ressembler à Saturne
(avec une masse minimum de 65 masses terrestres) tournant autour de
l’étoile en 2.200 jours. L’autre devrait être la planète la moins
massive jamais découverte avec une masse d’environ 1,4 fois celle de la
Terre.


On peut télécharger le texte en anglais de la vidéo sur le site de l'ESO. Crédit : ESO ; Conception graphique et montage : Martin Kornmesser et Luis Calçada ; Montage : Zodet Herbert ; Web
et support technique : Lars Holm Nielsen et Raquel Yumi Shida. Rédigé
par : Henri Boffin ; Narration : Dr J. Musique : Movetwo ; Vidéo et
photos : ESO ; Réalisé par : Herbert Zodet ; Producteur exécutif : Lars
Lindberg Christensen



Les astrophysiciens s’étonnent des caractéristiques des exoplanètes de HD 10180. D’abord il ne semble pas y avoir une géante gazeuse comme Jupiter.
Ensuite les orbites semblent toutes circulaires ou presque. Enfin et
surtout, il semblerait bien que l’on observe l'équivalent de la loi de
Titius-Bode comme dans notre Système solaire (une loi qui donne les
distances approximatives des planètes au Soleil, formulée par Johann
Bode et Johann Titius vers 1770).


HD10180 détient désormais le record du nombre
d’exoplanètes mais ces systèmes planétaires multiples ne sont plus une
rareté. On connaît aujourd’hui 15 autres systèmes comportant au moins 3
exoplanètes, dont par exemple 55 Cancri et Gliese 581 qui en comptent 5 chacune.


Remarquablement, on constate à chaque fois qu’il
existe une relation entre la masse du système planétaire et la masse et
le contenu chimique de l'étoile. Ainsi, tous les systèmes planétaires
massifs ont été trouvés autour d’étoiles massives et riches en « métaux » (au sens des astronomes, c'est-à-dire des noyaux plus lourds que ceux de l’hydrogène et de l’hélium).
En revanche, les quatre systèmes ayant les masses les plus petites ont
été observées autour d’étoiles de plus faible masse et pauvres en «
métaux ».


Dans l’hypothèse où il y a effectivement 7 exoplanètes, des simulations informatiques conduites grâce au supercalculateur Jade du CINES ont aussi montré que si l’on tient compte des effets de la relativité générale,
le système planétaire entourant HD 10180 doit être stable sur une
longue période. Sans les corrections post-newtoniennes prédites par les équations
d’Einstein, les perturbations gravitationnelles engendrées par les
autres planètes sur la plus intérieure d'entre elles augmenteraient
tellement son excentricité
que de fortes instabilités pourraient en résulter. Dans le cas de notre
propre Système Solaire, des calculs similaires ont été conduits mais
c'est le chaos qui en émerge...


Avec HD 10180, on est peut-être en présence du
premier cas connu d'une longue série de systèmes planétaires possédant
un grand nombre d'exoplanètes.